Содержание
Введение
1. Расчёт токовсимметричного трехфазного короткого замыкания в точке К1
1.1 Приближенное приведение в относительных единицах для точки К1
1.1.1 Расчётреактивного сопротивления элементов
1.1.2 Расчётактивного сопротивления элементов
1.1.3Расчёт токов короткого замыкания в точке К1
1.2 Точное приведениев относительныхединицах для точки К1
1.2.1Расчёт реактивногосопротивления элементов
1.2.2 Расчётактивного сопротивления элементов
1.2.3Расчёт токов короткого замыкания в точке К1
2. Расчёт токов симметричного трехфазного короткогозамыкания в точке К5
2.1 Точное приведение в именованных единицах
2.1.1 Расчёт реактивного сопротивления элементов
2.1.2 Расчёт активного сопротивления элементов
2.1.3 Расчёт токов короткого замыкания в точке К5
3. Сравнение результатов приближенногои точного расчетов
4. Расчет полного тока короткогозамыкания
5. Построение векторных диаграмм
6. Расчёт теплового импульса
7. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К5
7.1 Определение параметров схемызамещения прямой последовательности
7.2 Определение параметров схемы замещения обратной последовательности
7.3 Определение параметров схемы замещения нулевойпоследовательности
7.4 Определение токов и напряжений в месте повреждения К5
7.4.1 Однофазное короткое замыкание
8. Расчет токов несимметричного короткого замыкания в точке К1
8.1 Определение параметров схемызамещения прямой последовательности
8.2 Определение параметров схемы замещения обратной последовательности
8.3 Определение параметров схемы замещения нулевой последовательности
8.4 Определение токов и напряжений в месте повреждения К1
8.4.1 Двухфазное короткое замыкание на землю
Введение
Курсовая работавыполняется по теме «Расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий вэлектроэнергетической системе»
В работе рассчитываютсятоки и напряжения при симметричном и несимметричном коротких замыканиях (КЗ).
В объем работы входитвыполнение двух разделов на основе заданной на рис. 1 схемы электрическойсистемы. Для всех разделов полагать, что исходным установившимся режимомстанции, который предшествует рассматриваемому КЗ, является номинальный режимэквивалентного генератора с выдачей им номинальной мощности при номинальномнапряжении на шинах.
Начальные условия:
/>
Рисунок 1. — Схема ЭЭС и расчетные точкиКЗ
Напряжения на шинах:/>
Генераторы: />; />; />; />; />
Трансформаторы:/>; />; />
Автотрансформаторы:/>
Линии электропередач:/>
Реактор: РТСТДГ – 10 – 4000 – 0,1
Система: />
Таблица 1.1.- Параметры трансформаторов:Тип S, МВА Uном обмоток, кВ Uk% ∆РkкВт ∆РхкВт ВН НН ТДЦ-250000/110 250 121 15,75 10,5 640 200 ТДЦ-250000/500 250 525 15,75 13 600 250 ТРДН-40000/110 40 115 6,3 10,5 172 36 ТДЦ-125000/110 125 121 13,8 10,5 400 120 ТДН-16000/110 16 115 6,5;11 10,5 85 19
Таблица 1.2.- Параметры генераторов:Тип ген. P, МВт S, МВА
/> U, кВ n, об/мин ОКЗ
/>,% КПД ТЗВ-63 53 66,3 0,8 6,3 3000 0,53 20,6 98,4 ТЗВ-110-2 110 137,5 0,8 10,5 3000 0,6 22,7 98,6 ТЗВ-220-2 220 258,8 0,85 15,75 3000 0,51 24,6 98,8
Таблица 1.3. — Параметрыавтотрансформатора: Тип S, МВА Uном обмоток, кВ Uk% ВН СН НН ВН-СН ВН-НН СН-НН АТДЦТН-250000/500/110 250 500 121 38,5 10,5 24 13
1.Расчет токов симметричного трехфазного к. з. в точке К1
1.1Приближенное приведение в относительных единицах для т. к.з. К1
Принимаем SБ = 1000 МВА; Ucр1 = 6,3 кВ; U cр2= 115 кВ; U cр3 = 515 кВ.
/>
Рисунок 1.1. — Расчётная схема замещения
1.1.1 Определение реактивныхсопротивлений элементов
Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:
/>
Где UК – напряжение короткого замыкания; SH – номинальная полная мощностьтрансформатора.
Расчет сопротивлений трансформаторов:
Т1: />
Т2: />
/> Т3:
/>Т4: />
Т5:
Расчет сопротивлений линий электропередач:
/>
/>
/>
Где UСР – среднее напряжение РУ; Худ – удельное сопротивлениелинии; l – длина ЛЭП.
Расчет сопротивлений генераторов:
G1,2: />
G3: />
G4: />
Где Х// – относительное сопротивлениегенератора; SH, Г – номинальная полная мощностьгенератора.
Расчет сопротивлений реакторов:
/>;
Где Х – относительное сопротивлениереактора.
Сопротивление системы:
/>
1.1.1.1. Расчёт сверхпереходных ЭДСисточника
При применении системы относительныхединиц />, />.
Система является источником бесконечноймощности, поэтому/>
/>
1.1.1.2 Преобразование схемы к простейшемувиду относительно точки к. з. К1
/>/>
/>
Рисунок 1.2. – Упрощенная схема замещения
/>
/>
Используем метод коэффициентов участия:
/>
Определим коэффициенты участия:
/>
/>
Рисунок 1.3 – Лучевая схема замещения
Обьединим источники />:
/>
Используем метод коэффициентов участия:
/>
Определим коэффициенты участия:
/>
/>
Рисунок 1.4 –Лучевая схема замещения
Приведем лучевую схему к сопротивлениюодной ветви:
/>
/>
Рисунок 1.5.– Результирующая схема замещения
1.1.2Определение активного сопротивления
/>
Рисунок 1.6.– Схема замещения
Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:
/>
/>
Где ∆Ркз – изменение активногосопротивления короткого замыкания.
Расчет сопротивлений трансформаторов:
Т1: />
Т2: />
/>
Т3:
Т4: />
Расчет сопротивлений линий электропередач:
W1: />
W2: />
W3: />
W4: />
Где UСР – среднее напряжение РУ; r0 – удельное сопротивление линии;
l – длина ЛЭП.
Расчет сопротивлений генераторов:
G1: />
G2: />
G3: />
G4: />
Где Х – относительное реактивноесопротивление генератора; ω –частота;
ТА – постоянная времени.
Система:
/>
Активное сопротивление реакторов неучитывается.
1.1.2.1. Преобразование схемы кпростейшему виду относительно точки к. з. К1
/>
Рисунок 1.7.– Упрощенная схема замещения
/>
/>
Рисунок 1.8.– Результирующая схема замещения
/>
1.1.3Определение токов короткого замыкания в точке К1
Найдём значение базисного тока:
/>;
Определение начального периодического токак. з.:
/>
Расчет ударного тока:
/>
Где /> — ударный коэффициент принимаетсядля элементов или части энергосистемы; /> — значение постоянной временизатухания апериодической составляющеё тока КЗ.
/>;
/>
/>
Определение апериодической составляющейтока к. з.:
/>;
Где /> — время размыкания контактов.
/>;
Определение периодической составляющейтока к. з.:
/> т. к. Е1 — источник бесконечноймощности.
/>
/>
т. к. /> принимаем />
/>
/>
т. к. /> принимаем />
/>
1.2Точное приведение в относительных единицах для т. к. з. К1
SБ = 1000 МВА;
В качестве основной принимаем ступень, гдепроисходит к.з.:
U б1 = 110кВ; U б2 = U б1 /К Т1 = 110*500 /121 = 455 кВ;
U б3 = U б1 /К Т2 = 110*500 /121 = 455 кВ;
U б4 = U б1 /К Т2*КТ3 = 110*500/121*15,75 /525 = 13,64 кВ;
U б5 = U б1 /К Т = 110*15,75 /121 = 14,32кВ;
U б6 = U б1 /К Т = 110*6,3 /115 = 6,03кВ;
U б7 = U б1 /К Т = 110*13,8 /121 = 12,55 кВ;
1.2.1Определение реактивных сопротивлений элементов
Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:
/>
Расчет сопротивлений трансформаторов:
Т1 /> Т2:/>
Т3: />
Т4:/>
Т5: />
Расчет сопротивлений линий электропередач:
/>
/>
/>
Расчет сопротивлений генераторов:
G2: />
G1: />
G3: />
G4: />
Расчет сопротивлений реакторов:
/>
Сопротивление системы:
/>
1.2.1.1 Преобразование схемы к простейшемувиду относительно точки к. з. К1
/>
/>
/>
Упрощенная схема замещения аналогичнаприближенному приведению.
/>
/>
Используем метод коэффициентов участия:
/>
Определим коэффициенты участия:
/>
/>
Рисунок 1.9 –Лучевая схема замещения
Обьединим источники />:
/>
Используем метод коэффициентов участия:
/>
Определим коэффициенты участия:
/>
/>
Рисунок 1.10.– Лучевая схема замещения
Приведем лучевую схему к сопротивлениюодной ветви:
/>
/>
Рисунок 1.11.– Результирующая схема замещения
1.2.2Определение активного сопротивления
Схема замещения аналогична приближенномуприведению.
Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:
/>
/>
Т1: />
Т2: />
Т3:/>
Т4: />
Расчет сопротивлений линий электропередач:
W1: />
W2: />
W3: />
W4: />
Расчет сопротивлений генераторов:
G1: />
G2: />
G3: />
G4: />
Система:
/>
Активное сопротивление реакторов неучитывается.
1.2.2.1 Преобразование схемы к простейшемувиду относительно точки к. з. К1
Упрощенная схема замещения аналогичнаприближенному приведению.
/>
/>
/>
Рисунок 1.12.– Результирующая схема замещения
1.2.3Определение токов короткого замыкания в точке К1
Найдём значение базисного тока:
/>;
Определение начального периодического токак. з.:
/>
Расчет ударного тока:
/>
Где /> — ударный коэффициент принимаетсядля элементов или части энергосистемы; /> — значение постоянной временизатухания апериодической составляющеё тока КЗ.
/>;
/>
/>
Определение апериодической составляющейтока к. з.:
/>;
Где /> — время размыкания контактов.
/>;
Определение периодической составляющейтока к. з.:
/>
т. к. Е1 — источник бесконечной мощности.
/>
/>т. к. /> принимаем />
/>
/>т. к. /> принимаем />
/>
2.Расчет токов симметричного трехфазного к. з. в точке К5
2.1 Точноеприведение в именованных единицах
2.1.1Определение реактивного сопротивленияэлементов
В качестве основной принимаем ступень, гдепроисходит к.з. Uосн=110 кВ.
Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:
/>
Расчет сопротивлений трансформаторов:
Т1: />
Т2: />
Т3: />
Т4:/>
Т5: />
Расчет сопротивлений линий электропередач:
/>
/>
/>
Расчет сопротивлений генераторов:
G2: />
G1: />
G3: />
G4: />
Расчет сопротивлений реакторов:
/>
Сопротивление системы:
/>
1.1.1.1 Фазное значение ЭДС генератора
/>
1.1.2Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки к. з. К5
/>
Обьединим источники Е2…Е9 с Е10…Е11
/>
/>
/>
/>
Рисунок 2.1. – Упрощенная схема замещения
/>
/>
/>
Используем метод коэффициентов участия:
/>
Определим коэффициенты участия:
/>
/>
Рисунок 2.2. – Лучевая схема замещения
Приведем лучевую схему к сопротивлениюодной ветви:
/>
/>
Рисунок 2.3. – Результирующая схема замещения
2.1.2Определение активного сопротивления
Приведем схему замещения к точке к. з. К5
Расчет автотрансформаторов АТ 1 и АТ 2:
/>
/>
Т1: />
Т2 />
Т3:/>
Т4: />
Расчет сопротивлений линий электропередач:
W1: />
W2: />
W3: />
W4: />
Расчет сопротивлений генераторов:
G1: />
G2: />
G3: />
G4: />
Система:
/>
Активное сопротивление реакторов неучитывается.
/>
/>
/>
Рисунок 2.4. – Результирующая схема замещения
2.1.3Определение токов короткого замыкания в точке К5
Определение начального периодического токак. з.:
/>
Расчет ударного тока:
/>
/>;
/>
/>
Определение апериодической составляющейтока к. з.:
/>;
/>;
Определение периодической составляющейтока к. з.:
/>
т. к. Е1 — источник бесконечной мощности.
/>
/> т. к. /> принимаем />
/>
/> т. к. /> принимаем />
/>
/> т. к. /> принимаем />
/>
3.Сравнение результатов приближенного и точного расчетов
Таблица 3.1. — Сравнение результатовприближенного и точного расчетов
Место к.з.
Привед. К1 К5 IПО, кА iуд, кА iаτ, кА Iпτ, кА IПО, кА iуд, кА iаτ, кА Iпτ, кА точное 18,511 31,65 0,83 18,511 15,757 30,1 8,675 15,757 приближенное 20,43 34,72 0,81 20,43 - - - -
Все величины токов, полученные точнымметодом, незначительно отличаются от величинтоков, которые были найдены при приближенном решении.
4.Расчет полного тока короткого замыкания
Для t = 0 с
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Для t = 0,1 с
/>;
/>;
/>;
/>;
/>
/>
Для t = 0,2 с
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Для t = 0,3 с
/>
/>
/>
/>
/>
/>
5. Построениевекторных диаграмм
Векторные диаграммы.
Точка КЗ К1:
/>
/>
Векторные диаграммы.
Точка КЗ К5:
/>
/>
6. Расчёт теплового импульса
/>; />
7. Расчет токов несимметричного короткогозамыкания в точке К5
7.1 Определение параметров схемызамещения прямой последовательности
Схема прямой последовательностисоставляется так же, как для расчета симметричного режима.
/>
7.2 Определение параметров схемызамещения обратной последовательности
Схема обратной последовательности поконфигурации аналогична схеме прямой последовательности. Отличие состоит лишь втом, что в данном случае ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю.
/>
/>
Рисунок 7.1. – Схема замещения обратной последовательности
7.3Определениепараметровсхемы замещения нулевойпоследовательности
Схема нулевой последовательностисущественно отличается от схем прямой и обратной, так как путь ее токовотличается от пути, по которому циркулируют токи прямой и обратнойпоследовательностей.
/>
Индуктивное сопротивление двухцепной линии без тросов:
/>
Индуктивное сопротивление одноцепной линии без тросов:
/>
/>
Рисунок 7.2. – Схема замещения нулевойпоследовательности
/>
/>
/>
Рисунок 7.3. – Схема замещения прямой последовательности
Преобразуем к одной ветви:
/>
/>
/>
/>
Рисунок 7.4. – Результирующая схема замещения
7.4 Определение токов и напряженийвсех трех последовательностей в месте повреждения К5
7.4.1 Однофазное короткое замыкание
Граничные условия: />; />; />;
Ток прямой последовательности:
/>;
Ток обратной и нулевой последовательности:
/>;
Полный ток в поврежденной фазе:
/>;
Составляющие напряжений:
/>;
/>;
/>;
Построение диаграмм:
/>
/>
8. Расчет токов несимметричногокороткого замыкания в точке К1
8.1 Определение параметров схемызамещения прямой последовательности
Схема прямой последовательностисоставляется так же, как для расчета симметричного режима.
/>
8.2 Определение параметров схемызамещения обратной последовательности
Схема обратной последовательности поконфигурации аналогична схеме прямой последовательности. Отличие состоит лишь втом, что в данном случае ЭДС всех генерирующих ветвей принимаются равными нулю.
/>
/>
Рисунок 8.1. – Схема замещения обратной последовательности
8.3 Определение параметров схемызамещения нулевой последовательности
Схема нулевой последовательностисущественно отличается от схем прямой и обратной, так как путь ее токовотличается от пути, по которому циркулируют токи прямой и обратнойпоследовательностей.
/>
Индуктивное сопротивление двухцепной линии без тросов:
/>
Индуктивное сопротивление одноцепной линии без тросов:
/>
/>
Рисунок 8.2. – Схема замещения нулевойпоследовательности
/>
/>
/>
Рисунок 8.3. – Схема замещения прямой последовательности
Преобразуем к одной ветви:
/>
/>
/>
Используем метод коэффициента распределения:
/>
/>
Рисунок 8.4. – Результирующая схема замещения
8.4 Определение токов и напряженийвсех трех последовательностей в месте повреждения К1
8.4.1Двухфазное короткое замыкание на землю
Граничные условия: />; />;
Ток прямой последовательности:
/>;
Ток обратной и нулевой последовательности:
/>;/>;
Токи поврежденных фаз:
/>
Составляющие напряжений:
/>;
/>;
/>
Построение диаграмм:
/>
/>